仿真模擬技術(shù)在建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用

王展

[摘 要] 建筑材料模擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是許多中職院校采用的一種教學(xué)方法，該方法利用仿真模擬技術(shù)，形成了集原理規(guī)范、實(shí)驗(yàn)演示、測試習(xí)題等為一體的有機(jī)系統(tǒng)，具備了一些替代甚至超過實(shí)物實(shí)驗(yàn)的新功能。通過多年的實(shí)踐教學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)在教學(xué)過程中運(yùn)用此系統(tǒng)，對(duì)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，解決當(dāng)前建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問題具有重要的作用。

[關(guān) 鍵 詞] 仿真模擬技術(shù)；建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)；中職

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）32-0173-01

目前，建筑材料課是我國工科院校土木和建筑類專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程不僅要求學(xué)生掌握一定的理論知識(shí)，更需要具備較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)操作能力，因此在該學(xué)科的科目設(shè)置方面設(shè)置一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程符合職業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)。目前，我國的建筑材料課實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面取得了顯著的進(jìn)步，但也存在著諸多的弊端，如實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多、消耗大、費(fèi)用多、占用場地較多等，該弊端的出現(xiàn)與建筑材料的多種類和建筑材料實(shí)驗(yàn)具備多樣性和破壞性緊密相關(guān)。針對(duì)這些問題，將計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)應(yīng)用在建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是該行業(yè)教師多年實(shí)踐和研究的重要成果，該方法可以改變傳統(tǒng)的以灌輸式為主的建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，使實(shí)驗(yàn)方法更豐富，對(duì)提升課堂教學(xué)效率，助力學(xué)生輕松掌握更多的知識(shí)和技能具有重要作用。

一、建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真模擬技術(shù)概述

建筑材料模擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新方式，通過對(duì)建筑材料實(shí)驗(yàn)場地的轉(zhuǎn)換，即從實(shí)驗(yàn)室搬到機(jī)房，來完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。該教學(xué)系統(tǒng)使學(xué)生在局域網(wǎng)上也可以做水泥、瀝青等多種建材實(shí)驗(yàn)，改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)了以虛擬代替實(shí)物的操作。在教學(xué)過程中，將該教學(xué)系統(tǒng)與真實(shí)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，使建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)邁入了新的發(fā)展階段。

建筑材料模擬仿真系統(tǒng)具有諸多的優(yōu)勢，如功能齊全，具有實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)處理工具等功能，其系統(tǒng)內(nèi)容不論是廣度和深度都非常契合建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱的基本要求。除此之外，建筑材料涉及的眾多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均可通過該系統(tǒng)來完成。集眾多優(yōu)勢為一身的建筑材料模擬仿真系統(tǒng)不僅可以取代甚至超過傳統(tǒng)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)，甚至還能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

二、仿真模擬技術(shù)在建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用

仿真模擬技術(shù)在建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用主要是通過仿真模擬系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)主要是由原理規(guī)范、實(shí)驗(yàn)演示、模擬實(shí)驗(yàn)等模塊組成。通過研究發(fā)現(xiàn)，仿真模擬系統(tǒng)建立了輔助教學(xué)和即時(shí)交流的新模式，這對(duì)提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和課堂教學(xué)效率具有舉足輕重的作用，因此受到了各中職院校的極大重視，其具體運(yùn)用可分為以下幾個(gè)方面：

（一）原理規(guī)范文本解讀

每個(gè)實(shí)驗(yàn)都要講求科學(xué)的方式方法，因此中職土木和建筑類專業(yè)學(xué)生在運(yùn)用該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，教師會(huì)要求學(xué)生通過主界面，觀察其主要的運(yùn)用程序，之后便選擇進(jìn)入原理規(guī)范文本解讀模塊，該模塊內(nèi)容包括每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等，通過閱讀文本形式的原理規(guī)范，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作前更加有的放矢。

（二）模擬實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)大優(yōu)勢

模擬仿真系統(tǒng)最核心的功能便是模擬實(shí)驗(yàn)，這也是其存在的基礎(chǔ)。集多種建筑材料為一體的互動(dòng)實(shí)驗(yàn)是該模塊的重要實(shí)驗(yàn)形式之一，其建筑材料主要包括瀝青、鋼筋、水泥等，以如此多樣的建筑材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為中職學(xué)生日后從事該方面的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在模擬實(shí)驗(yàn)過程中，系統(tǒng)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的錯(cuò)誤之處進(jìn)行處理，通過模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅掌握了實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟，也對(duì)儀器操作更為熟悉和了解，其通過對(duì)錯(cuò)誤之處的查漏補(bǔ)缺，逐漸掌握儀器的使用方法。如，對(duì)最常見的建筑材料——鋼筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師可將學(xué)生分為兩組，一組為仿真模擬實(shí)驗(yàn)，一組為實(shí)物實(shí)驗(yàn)。模擬仿真實(shí)驗(yàn)小組的學(xué)生進(jìn)入模擬界面后，可對(duì)鋼筋進(jìn)行各種變形實(shí)驗(yàn)，如拉伸或彎曲，在拉伸過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察系統(tǒng)數(shù)據(jù)的變化情況，隨著荷載數(shù)據(jù)的加大，其應(yīng)力——應(yīng)變圖也在發(fā)生變化，學(xué)生通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，其數(shù)據(jù)與實(shí)物實(shí)驗(yàn)小組得出的數(shù)據(jù)相吻合，由此可見該系統(tǒng)不僅可以保持實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，其數(shù)據(jù)處理也呈現(xiàn)出規(guī)范化特點(diǎn)。除此之外，該系統(tǒng)還具有對(duì)局部進(jìn)行放大的功能，使學(xué)生可以觀察到實(shí)物實(shí)驗(yàn)肉眼所不能見的現(xiàn)象，如掛件在加載過程中的變形情況等。此外，教師還可對(duì)兩組學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的難易程度及對(duì)材料的使用耗損等進(jìn)行對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)仿真教學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)勢之處。

（三）創(chuàng)新了輔助教學(xué)方式和即時(shí)交流的功能

中職學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中，如遇到疑難點(diǎn)可與學(xué)生進(jìn)行交流或向老師請(qǐng)教，老師也可以通過發(fā)送測試題來檢驗(yàn)學(xué)生的掌握程度，該模塊創(chuàng)新了輔助教學(xué)方式和即時(shí)交流的功能，提高了建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。

三、小結(jié)

通過筆者多年的研究，隨著仿真模擬技術(shù)在建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用成熟度的提升，其對(duì)解決當(dāng)前建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問題起到了藥到病除的作用，通過對(duì)該系統(tǒng)的運(yùn)用，不僅調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和場地不足提供了解決方案，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開展具有重要意義。

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